張鐵軍（大秦鐵路股份有限公司太原車(chē)輛段，山西　太原　030045）

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談型鋼混凝土在大跨度復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

張鐵軍
（大秦鐵路股份有限公司太原車(chē)輛段，山西太原030045）

摘要：簡(jiǎn)述了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)勢(shì)，以某新建多層車(chē)庫(kù)工程為例，通過(guò)方案比選，采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，從地腳螺栓的預(yù)埋、型鋼柱的安裝、混凝土的澆筑等方面，對(duì)其施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，型鋼柱，鋼筋，施工要點(diǎn)

0　引言

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)是一種新型的組合結(jié)構(gòu)形式，其主要理念就是把型鋼埋入鋼筋混凝土中。由于在鋼筋混凝土中增加了具有其特有強(qiáng)度和延性的型鋼，發(fā)揮型鋼、鋼筋、混凝土三位一體的作用，這一組合結(jié)構(gòu)形式具備一定的優(yōu)勢(shì)：與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，其具有承載力大、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)；與鋼結(jié)構(gòu)相比，其則具備防火性能好、結(jié)構(gòu)局部和整體穩(wěn)定性好、節(jié)省鋼材等優(yōu)點(diǎn)［1］。接下來(lái)，筆者就以大秦鐵路股份有限公司太原車(chē)輛段多層車(chē)庫(kù)為例，對(duì)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的選型和施工要點(diǎn)進(jìn)行探討。

1　工程概況

本工程為一座新建多層地上停車(chē)庫(kù)，建設(shè)規(guī)模為占地面積約4 200 m2，新建建筑面積14 534.75 m2，層數(shù)為地上5層，建筑高度16.3 m。因場(chǎng)地面積有限，需在原有場(chǎng)地上進(jìn)行改造擴(kuò)建，但其部分原有建筑如：風(fēng)泵房、儲(chǔ)風(fēng)缸、污水處理站設(shè)施（如圖1中陰影區(qū)域所示）等無(wú)法拆除，故只能在保留原有建筑的基礎(chǔ)上修建該多層車(chē)庫(kù)。其中車(chē)庫(kù)1層設(shè)計(jì)層高為3.9 m，功能主要分為兩部分：一部分為原有風(fēng)泵房、儲(chǔ)風(fēng)缸、污水處理站設(shè)施和新建配電室的功能區(qū)；另一部分則為汽車(chē)庫(kù)。2層～5層層高為3.1 m，功能為汽車(chē)庫(kù)。

圖1　車(chē)庫(kù)1層局部平面

2　結(jié)構(gòu)模式選型

由于本工程結(jié)構(gòu)中部分區(qū)域?yàn)樵薪ㄖ以谠薪ㄖ^(qū)域中不允許加設(shè)框架柱，造成該區(qū)域框架梁的最大跨度將達(dá)到16.8 m。同時(shí)由于本工程的各層層高和通車(chē)限高均已確定，從而導(dǎo)致大跨框梁的截面高度最大只能設(shè)計(jì)為0.8 m。經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域若采用0.8 m高的鋼筋混凝土框梁，則結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和撓度無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。經(jīng)過(guò)方案比選，反復(fù)計(jì)算核對(duì)后，本工程決定采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過(guò)計(jì)算該區(qū)域的跨度及承載情況發(fā)現(xiàn)，采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，框架柱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)配合框架梁采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的形式，JGJ 138—2001型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中有明確要求：型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)在框架節(jié)點(diǎn)處需要保證彎矩在梁柱間良好傳遞，所以該區(qū)域的框架柱也同樣選用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。700 mm×700 mm型鋼混凝土框架柱和750 mm高的型鋼混凝土框架梁。

選用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

1）可以保證建筑物的層高要求；

2）可以保證該區(qū)域結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

因此，該區(qū)域的結(jié)構(gòu)形式確定為型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)。

3　型鋼混凝土的結(jié)構(gòu)形式

本工程型鋼混凝土框架柱的總截面尺寸為700 mm× 700 mm，框架柱的H型鋼截面尺寸為350 mm×250 mm×16 mm× 20 mm（見(jiàn)圖2）；型鋼混凝土框架梁的總截面尺寸為450 mm× 750 mm（寬×高），框架梁的H型鋼尺寸為500 mm×250 mm× 14 mm×30 mm（高×寬×腹板厚×翼緣厚）（見(jiàn)圖3）。

圖3　型鋼混凝土框柱剖面（二）

圖2　型鋼混凝土框柱剖面（一）

4　施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1地腳螺栓的預(yù)埋

在整個(gè)型鋼混凝土施工過(guò)程中，首先要做的是地腳螺栓的預(yù)埋工作，這一工序在整個(gè)結(jié)構(gòu)形式中起著至關(guān)重要的作用。其預(yù)埋工作的好壞將會(huì)影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)形式的安全穩(wěn)定。因此必須做好地腳螺栓的預(yù)埋工作。在預(yù)埋件安裝過(guò)程中，首先需要從縱向和橫向分別采用經(jīng)緯儀反復(fù)校正軸線(xiàn)的準(zhǔn)確性，安裝高度則由水準(zhǔn)儀來(lái)進(jìn)行校正。隨后對(duì)其進(jìn)行加固，這一過(guò)程中需在四個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行，且在該過(guò)程中可通過(guò)水準(zhǔn)儀矯正預(yù)埋件安裝標(biāo)高［2］。上述每一步工序必須經(jīng)過(guò)認(rèn)真檢查，并由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一步驟。為防止預(yù)埋件腐蝕，應(yīng)采取防腐措施，常用的方法為在螺栓頭部涂黃油并外包油紙。螺栓預(yù)埋件的澆筑工作，必須在確定其位置及標(biāo)高的準(zhǔn)確性和精確性的前提下才可以進(jìn)行。同時(shí)，澆筑過(guò)程中還需通過(guò)拉通線(xiàn)來(lái)保證預(yù)埋件的位置準(zhǔn)確。

4.2型鋼柱的安裝

由于型鋼柱的結(jié)構(gòu)形式多H型截面，同時(shí)為了充分發(fā)揮塔吊及起重機(jī)的能力，一般將鋼柱分段制作，原則上為2層或3層一段，但必須保證分段點(diǎn)應(yīng)在梁肩以上1.3 m處。段與段之間采用坡口焊接。在型鋼柱就位后，應(yīng)當(dāng)立即對(duì)其進(jìn)行初校，主要校核指標(biāo)為垂直度、軸線(xiàn)、牛腿標(biāo)高等。校核過(guò)程中，需首先采用螺栓將型鋼柱固定，然后采用纜風(fēng)繩與經(jīng)緯儀相配合校正檢查其垂直度。

在型鋼柱吊裝時(shí)需要注意幾點(diǎn)：

1）進(jìn)行吊裝之前，必須分析構(gòu)件受力情況，結(jié)合構(gòu)件本身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，在確保構(gòu)件不會(huì)因此發(fā)生變形的前提下，確定吊點(diǎn)的具體位置。

2）為防止型鋼柱在吊裝過(guò)程中有異物進(jìn)入杯口，吊裝前須將其上口嚴(yán)密包裹。

3）吊裝工作完成后，應(yīng)當(dāng)立即開(kāi)展校正和臨時(shí)固定工作，以保證型鋼柱具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性［3］。

完成上述工作后，即可實(shí)施焊接工作。焊接過(guò)程中應(yīng)保證整體性和一次性，切忌間歇性施工。型鋼柱節(jié)點(diǎn)焊接部位的上、下接觸面的間歇一般不應(yīng)大于1.5 mm。當(dāng)其處于1.6 mm～6.0 mm之間時(shí)，可選用低碳鋼材質(zhì)墊板填補(bǔ)空隙。在焊接口的預(yù)熱準(zhǔn)備工作完成后才能夠進(jìn)行坡口焊接。厚板的坡口焊接，一般可采用φ5 mm焊條。但也應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體位置來(lái)確定，如φ4 mm焊條適用于底層焊接，而φ5 mm的則適用于中間層和蓋面層。在上述三層的施焊過(guò)程中需保證連續(xù)性。除此之外，為避免焊接變形和減少殘余應(yīng)力，在柱與柱的對(duì)接焊接時(shí)可以采用二人同時(shí)對(duì)稱(chēng)焊接的方式［4］。

待型鋼柱安裝成功后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采用混凝土澆筑底板與承臺(tái)處的空隙。澆筑前應(yīng)當(dāng)先對(duì)原有基礎(chǔ)混凝土表面進(jìn)行清理，使其保持清潔無(wú)積水，以方便進(jìn)行混凝土澆筑。此類(lèi)澆筑應(yīng)采用無(wú)收縮混凝土。澆筑過(guò)程中需要注意的是，應(yīng)當(dāng)從一側(cè)開(kāi)始持續(xù)澆筑，切不可從多個(gè)方向同時(shí)或輪流澆灌。待相對(duì)應(yīng)一側(cè)有混凝土溢出，且其淹沒(méi)錨板下表面時(shí)才能停止?jié)补?。上述工藝過(guò)程中有兩點(diǎn)必須注意：

1）必須嚴(yán)格執(zhí)行上述澆筑工序，且為保證混凝土澆灌質(zhì)量，澆灌過(guò)程中必須保證不斷振搗。

2）必須保證澆筑工作的連續(xù)性，切不可間斷施工，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)盡可能提高澆灌效率。

4.3型鋼梁的安裝

在型鋼梁的安裝過(guò)程中，不同部位的連接方式有所不同。其中，型鋼梁與型鋼柱、次梁與主梁、主梁與主梁連接時(shí)，上、下翼緣一般采用坡口焊接，而腹板則采用高強(qiáng)螺栓連接［4］。安裝過(guò)程中需要注意的是：

1）每完成一節(jié)型鋼梁的安裝，就要及時(shí)進(jìn)行檢查，查看其在軸線(xiàn)、高度等方面是否存在誤差，若存在及時(shí)進(jìn)行修正，確保安裝的準(zhǔn)確性和精確性。

2）在高強(qiáng)螺栓安裝過(guò)程中，為使螺栓可以自由插入螺孔內(nèi)，一般多采用尖頭撬棒和沖釘來(lái)確保螺孔對(duì)正。實(shí)際施工中難免會(huì)出現(xiàn)不重合的孔洞，這種情況下可選用鉆頭修孔以保證螺孔符合要求。

3）為減少焊接變形和殘余應(yīng)力，柱與梁焊接、梁與梁的對(duì)接時(shí)一般可采用兩側(cè)對(duì)稱(chēng)同時(shí)焊接。

4.4鋼筋的安裝

在型鋼混凝土施工過(guò)程中，鋼筋安裝是主要難點(diǎn)，特別是當(dāng)鋼筋需穿過(guò)型鋼柱的時(shí)候。當(dāng)上述情況發(fā)生時(shí)，在選取穿孔位置和確定穿孔直徑時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：

1）除特殊情況以外，穿孔位置須躲避型鋼翼緣。

2）某些情況下，預(yù)留孔洞位置可能會(huì)位于柱內(nèi)型鋼腹板上。當(dāng)遇到此類(lèi)情況的時(shí)候，必須保證腹板截面損失率小于其面積的1/4。

3）預(yù)留孔洞直徑的大小根據(jù)預(yù)穿鋼筋確定，在其直徑基礎(chǔ)上放大（5±1）mm即可，某些情況下也可放寬為增加8 mm。

4）當(dāng)2）條中提及的型鋼截面損失率無(wú)法保證時(shí)，就需要對(duì)其進(jìn)行加固。一般常用的方法就是局部加厚型鋼截面。但是采用這種補(bǔ)強(qiáng)措施時(shí)，需要注意其必須在確保混凝土澆筑質(zhì)量的前提下實(shí)施，同時(shí)也不能造成結(jié)構(gòu)體剛度的過(guò)度突變［5］。

4.5混凝土的澆筑

在整個(gè)結(jié)構(gòu)形式施工過(guò)程中，混凝土施工主要分為兩種，一種是鋼管柱混凝土澆筑，另一種是型鋼梁柱混凝土澆筑。

1）鋼管柱混凝土澆筑。

鋼管柱混凝土的澆筑過(guò)程通常分為三個(gè)步驟來(lái)完成：第一步為完成鋼管內(nèi)混凝土的澆筑工作。第二步則是在鋼管外捆綁箍筋、柱縱向主筋，并架設(shè)外側(cè)模板。第三步是在上述工作均完成的情況下，在鋼管外進(jìn)行混凝土澆筑。除了施工次序不同外，管內(nèi)外的混凝土也有所不同。管內(nèi)混凝土需要添加外加劑，而管外混凝土則采用普通混凝土即可。

2）型鋼梁柱混凝土澆筑。

與鋼管柱混凝土施工不同，型鋼梁柱混凝土澆筑需要保證一次性施工。為避免內(nèi)部鋼柱因素造成流動(dòng)性降低，此類(lèi)澆筑采用四周同時(shí)下料方式。當(dāng)遇到拉固鋼梁時(shí)，則須從工字鋼的一側(cè)到相對(duì)應(yīng)一側(cè)實(shí)施澆筑。為保證澆筑質(zhì)量，澆筑過(guò)程中需不斷振搗。振搗過(guò)程須要注意確?；炷梁穸纫恢睗M(mǎn)足要求。實(shí)際施工中會(huì)出現(xiàn)部分部位較難澆搗密實(shí)，如梁柱接頭處等，對(duì)于此類(lèi)部位必須在設(shè)置排氣孔和澆筑孔的前提下，增大振搗幅度和頻率，確保澆筑質(zhì)量［6］。

5　結(jié)語(yǔ)

當(dāng)建筑中存在因跨度較大無(wú)法滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求或建筑功能要求時(shí)，可以采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。這一類(lèi)新型施工技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)工藝而言，具有較高的經(jīng)濟(jì)意義，相信在不久的將來(lái)會(huì)得到廣泛的推廣。

參考文獻(xiàn)：

［1］白雪.型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)分析［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（11）：70-71.

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［6］白瑞玉.超大直徑儲(chǔ)煤倉(cāng)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究［J］.現(xiàn)代國(guó)企研究，2015（12）：28-30.

Discussion on the application of steel
reinforced concrete in large span complicated structure

Zhang Tiejun
（Taiyuan Car Depot，Daqin Railway Limited Company by Share，Taiyuan 030045，China）

Abstract：This paper briefly described the advantages of steel reinforced concrete composite structures，taking a new multi-layer garage engineering as an example，through the scheme comparison，using the steel reinforced concrete structure to construction，from the anchor bolts embedded，steel column installation，concrete pouring and other aspects，summarized its construction technology key points，ensured the stability and construction quality of building structure.

Key words：steel reinforced concrete structure，steel column，steel，construction key point

中圖分類(lèi)號(hào)：TU755

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-6825（2016）06-0051-03

收稿日期：2015-12-11

作者簡(jiǎn)介：張鐵軍（1965-），男，工程師